豐田Mirai氫燃料電池汽車解析(下)

文/北京 馮永忠

(接上期)

5.燃料電池堆

燃料電池堆是通過氫氣和氧氣的化學反應發電的裝置，安裝在地板下面。利用氫氣罐提供的氫氣和從車外吸入的空氣中的氧氣，產生200V或更高的電壓。燃料電池組使用單體電池發電，單體電池由一個電解質膜夾在隔板中組成，幾百個單體電池連在一起產生高電壓。

單體電池裝在金屬殼體內，不易接觸。在發電過程中，通過氫氣和氧氣的化學反應生成水，水通過排水口排出。燃料電池堆如圖11所示。

圖11 燃料電池堆

6.氫氣罐

環境溫度在15℃時，氫氣罐內儲存氫氣的最高氣壓可達到70MPa，這些氫氣輸送燃料電池堆。氫氣罐由碳纖維增強塑料制成，位于地板下方。用于檢測氫氣泄漏的氫氣探測器位于氫氣罐附近。如果檢測到規定濃度的氫氣泄漏，燃料電池系統將切斷氫氣供應。每個氫氣罐配備有一個熱減壓閥，車輛發生故障時，防止氫氣溫度太高發生爆炸。溫度在大約110℃時將會打開熱減壓閥，把氫氣罐中的氫氣釋放到車輛外部。一輛汽車會安裝多個氫氣罐，如圖12所示。

圖12 氫氣罐

7.氫氣泵

氫氣泵將會使氫氣罐給燃料電池堆循環供應氫氣。氫氣泵有一個內置電機，電機由燃料電池水泵與氫氣泵逆變器的高電壓運轉。氫氣泵安裝在燃料電池堆側面的蓋子下面。如圖13所示。

圖13 氫氣泵

8.氫氣管

氫氣管連接燃料電池堆和氫氣罐等儲存和使用氫氣的零部件，氫氣管位于汽車地板下部，高壓氫氣管用紅色標識，如圖14所示。

圖14 氫氣管

9.燃料電池水泵和氫氣泵逆變器

燃料電池水泵和氫氣泵逆變器將動力蓄高壓電池的直流電轉換為交流電，并將該電流輸送到燃料電池水泵和氫氣泵。燃料電池水泵和氫氣泵逆變器安裝在車輛前方的電機艙內，如圖15所示。

圖15 燃料電池水泵和氫氣泵逆變器

10.燃料電池升壓轉換器

燃料電池升壓轉換器將燃料電池堆產生的直流電壓升高到最大650V，用于電機運行，然后將該電流輸送到帶/轉換器的逆變器。根據來自車輛控制ECU的需求，連接和斷開燃料電池主繼電器，并控制電源，以匹配電源需求指定值。燃料電池升壓轉換器安裝在艙外側的中央通道，如圖16所示。

11.燃料電池空氣壓縮機

燃料電池空氣壓縮機向燃料電池堆供應氧氣。燃料電池空氣壓縮機有一個內置電機，該電機由逆變器/轉換器高達650V的輸出電壓驅動，安裝在電機艙內，如圖17所示。

圖16 燃料電池升壓轉換器

圖17 燃料電池空氣壓縮機

12.燃料電池水泵

燃料電池水泵循環冷卻液，以便冷卻燃料電池堆和燃料電池空氣壓縮機產生的壓縮空氣。燃料電池水泵有一個內置電機，該電機使用燃料電池水泵和氫氣泵逆變器的高電壓驅動。燃料電池水泵安裝在電機艙內，如圖18所示。

圖18 燃料電池水泵 (全文完)